Устройство для измерения угловых перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерения. Оптический коммутатор 3 направляет пучки лучей источника 1 когерентного излучения в один из световодов 4, выходные торцы которых оптически связаны с входами соответствующих пленарных интерферометров 5. Все планарные интерферометры 5 установлены в одной плоскости равномерно в секторах круга, а пластина 15, выполненная в виде сектора из электро

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 G 01 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 t) 4701188/28 (22) 05.06.89 (46) 23,11.91. Бюл. N 43 (72) В,Б,Бирман, М.Б.Бирман, М.И.Гроссман и В.А.Седельников (53) 531.74 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

% 711352, кл. G 01.В 11/26, 23.06.78. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для! Ы.«„1693370 А1 измерения угловых перемещений. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерения. Оптический коммутатор 3 направляет пучки лучей источника 1 когерентного излучения в один иэ световодов 4, выходные торцы которых оптически связаны с входами соответствующих планарных интерферометроа 5, Все планарные интерферометры 5 установлены в одной плоскости равномерно в секторах круга, а пластина

15, выполненная а виде сектора из электро1693370 проводящего материала, установлена вблизи плоскости, в которой расположены планэрные интерферометры 5. с возможностью поворота вокруг оси, Выходной сигнал планарного интерферометра 5, над которым расположена пластина 15, зависит от углового размера пластины 15, находящейся над данным планарным интерферометром

5, т,е, величина этого сигнала определяет

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучения и последовательно установленные по ходу пучка лучей источника

1 светоделитель 2, оптический коммутатор

3, и световодов 4 -4", входные торцы которых оптически связаны с оптическим коммутатором 3, и интерференционных узлов, каждый из которых выполнен в виде планарного интерферометра 5, содержащего светоделитель 6, блок 7 отражателей, светоделитель 8, фотоприемник 9, на внешнюю поверхность планарного интерферометра

5 между светоделителями 6 и 8 напылены электропроводящие сегменты 10.

Все интерференционные узлы установлены в одной плоскости равномерно в секторах круга так, что блок отражателей 7 каждого интерференционного узла располагается ближе к центру круга по отношению к светоделителям 6 и 8 этого интерференционного узла, а вход каждого интерференционного узла (светоделитель 6), оптически связан с соответствующим выходным торцом световода 4.

B каждом интерференционном узле фотоприемник 9 оптически связан с выходным торцом световода 4 и через светоделитель

8, электропроводящий сегмент 10, светоделитель 6, и через светоделитель 8, блок отражателей 7, светоделитель 6.

Устройство также содержит фотоприемник 11, оптически связанный через светоделитель 2 с источником 1, блок 12 регистрации, входы которого подключены к выходу фотоприемника 11 и выходам фотоприемников 9, а выход которого подключен к управляющему входу оптического комму5

45 угловое положение пластины 15. Сигнал с выхода блока 12 регистрации определяется угловым положением самого планарного интерферометра относительно начального положения и угловым положением пластины 15 над этим планарным интерферометром, т.е, однозначно определяет угловое положение пластины 15 в пределах 360 . 1 ил, татора 3, индикатор 13, вход которого подключен к выходу блока 12 регистрации, источник 14 напряжения, и выходов которого подключены к и электропроводящим сегментам 10, пластину 15, выполненную в виде сектора из электропроводящего материала, установленную вблизи плоскости, в которой расположены планарные интерферометры 5 с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через центр круга, в котором расположены интерференционные узлы, и реднэзначенную для скрепления с обьектом измерения (не показан) и электрически связанную с и+1 выходом источника 14 напряжения.

Угловой размер сектора пластины 15 превышает угловой размер каждого интерференционного узла, а радиус сектора пластины 14 равен расстоянию от центра круга до блока отражателей интерференционного узла.

Устройство работает следующим образом.

Пучки лучей источника 1 когерентного излучения делятся светоделителем 2 на два пучка лучей, один из которых, отразившись от светоделителя 2, попадает на фотоприемник 11, а второй; пройдя через светоделитель 2, попадает в оптический коммутатор 3, который направляет его в один из световодов 4, Далее пучки лучей попадают в один из планарных интерферометров 5.

Рассмотрим работу одного из них. Пучки лучей после выходного торца световода

4 делятся светоделителем 6 на два пучка лучей, один из которых попадает на фотоприемник 9, отразившись от блока 7 отражателей и пройдя через светоделитель 8, а второй — отразившись от светоделителя 8.

Эти пучки лучей интерферируют друг с другом, и в плоскости фотоприемника 9 образуется интерференционная картина. Фаза одного интерферирующе о пучка лучей, прошедшего через блок отражателей 7, изменяется в зависимости от у(лового разме1693370

2 — 2 I 2+У2

4 lo 4

Составитель А.Заболотский

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Редактор О.Головач

Заказ 4067 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ра ггластины 15, находящейся над блоком отражателей 7, а следовательно, выходной сигнал фотоприемника 9 зависит от углового положения пластины 15.

Два соседних планарных интерферо- 5 метра 5 согласовывают таким образом, что угол поворота объекта контроля определяют по тому интерферометру 5, на котором крутизна сигнала наибольшая. Согласование интерферометров 5 обеспечивают за 10 счет подбора соответствующего напря>кения на электропроводящих сегментах 10.

Оптический коммутатор 3 по сигналу с выхода блока 12 регистрации направляет пучки лучей в тот планарный интерферо- 15 метр 5, где величина сигнала I с выхода фотоприемника 9 удовлетворяет условию где Io — величина сигнала с выхода фотоприемника 9, пропорциональная мощности излучения источника 1 когерентного излучения. 25

Для того, чтобы определить, какой из планарных интерферометров 5 перекрыт пластиной 1.5 в начальный момент времени, оптический коммутатор 3 по сигналу с выхода блока 12 регистрации последовательно 30 направляет пучки лучей в каждый интерферометр. В случае отсутствия пластины 15

1 над интерферометром 5 величина — может

lo

1 35 принимать лишь три значения О, — и 1. От2

I личие величины — от этих значений свидеlo тельствует о наличии над ними пластины

15. С выхода блока 12 регистрации на ин- 40 дикатор 13 поступает сигнал, пропорциональный угловому положению планарного интерферометра 5, над которым находится пластина 15.

Предлагаемое устройство обеспечивает 45 контроль угла поворота объектов в пределах

360 с высокой точностью, так как дестабилизирующие факторы так же как изменение температуры, воздушные потоки и т.п. не влияют на результаты измерения углового поло>кения пластины 15 посредством планарного интерферометра.

Формула изобретения

Устройство для измерения угловых перемещений, содержащее источник когерентного излучения и иптерференционный узел в виде светоделителя, блока отражателей и блока регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, .оно снабжено оптическим коммутатором, установленным на выходе источника когерентного излучения, световодами, входные торцы которых оптически связаны с коммутатором, дополнительными интерференционными узлами, выполненными аналогично первому интерференциойному узлу и установленными так, что все интерференционные узлы расположены в одной плоскости равномерно в секторах круга так, что блок отражателей каждого интерференционного узла находится ближе к центру круга по отношению к светоделителю этого интерференционного узла, пластиной, выполненной в виде сектора из электропроводящего материала, установленной с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через центр круга, в котором расположены интерференционные узлы, и предназначенной для скрепления с объектом измерения, светоделитель каждого интерференционного узла оптически связан с выходным торцом соответствующего световода, число которых равно количеству интерференционных узлов, каждый интерференционный узел выполнен в виде планарного интерферометра на основе планарного волновода, угловой размер сектора пластины превышает угловой размер каждого интерференционного узла, а радиус сектора пластины равен расстоянию от центра круга до блока отражателей интерференционного узла,